JP5721309B2 - 多段高圧圧縮装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一つの管によって直列接続された少なくとも二つの圧縮機から成る多段高圧圧縮装置に関する。

このタイプの高圧装置は、たとえばPETボトルの製造に使用され、その場合、2000 kPaよりも大きな圧力の圧縮ガスの使用が必要である。

公知のように、2000 kPa以上のガス圧を使用するために、二つの体積圧縮機(volumetric compressor)が直列に取りつけられ、第一の圧縮機の出口(output)側に第一のガスタンクが備えられる。このとき、タンクの出口側が、いわゆる高圧圧縮機(excess pressure compressor)の一部である第二の圧縮機の入口に接続される。

この場合、好ましくは、前記高圧圧縮機の出口側に、第二のタンクが備えられ、該タンクはユーザーネットワークのための緩衝器として使用される。

このタイプの公知の多段圧縮機においては、第一の圧縮機の駆動装置が前記第一のタンク内の圧力に応じて制御され、一方、高圧圧縮機の駆動装置が第二のタンク内の圧力に応じて制御される。

前記制御は、当該圧縮機が負荷時に運転され、したがって、当該タンク内の圧力が設定圧力より低い場合にのみガスを圧縮する、ということを意味する。

この公知のタイプの高圧圧縮装置の一つの欠点は、この装置が、圧縮ガス消費の大きな変動に対して割合にゆっくりと反応する、ということである。

実際、圧縮ガス消費の急激な増加の場合、まず第二のタンク内の圧力が設定レベルよりも低い値に到達するまで低下してから、高圧圧縮機が負荷状態に切り換わる。

高圧圧縮機が負荷状態で運転されるようになると、ただちに、この圧縮機は圧縮ガスを第一のタンクから引き出し、それから、この第一のタンク内のガス圧力が、設定レベルよりも低い値に達するまで低下し、第一の圧縮機にも負荷が加わるようにされる。

第一の圧縮機のスイッチがはいる前に第一のタンク内の圧力が低下するため、高圧圧縮機の出口のガス圧力は最初一定でなく、この状態は、第一の圧縮機が全負荷で運転されて、ガスの後続圧縮のために高圧圧縮機が引き出すガスの量に等しい量の圧縮ガスが生成されるまで、続く。

公知の多段圧縮装置のもう一つの欠点は、高圧圧縮機に負荷が加わるとき、第一の圧縮機に負荷が加わる前に、第一のタンク内のすべてのガスが消費されることを防ぐために、二つの圧縮機の間の第一のタンクが割合に大きなものでなければならない、ということである。

明らかに、圧縮機の間に備えられるこのタイプの大きなタンクでは、前記圧縮装置に必要なスペースが大きくなり、したがってより高価なものとなる。

本発明の目的は、一つ以上の前記およびその他の欠点を克服することである。

この目的のために、本発明は、
それぞれそれ自身の駆動装置を備えた少なくとも二つの圧縮機が直列に取りつけられた、緩衝器に開口した主管から主として成る多段高圧圧縮装置であって、
主管の出口における圧力を決定するための手段を備え、かつ、制御パネルに接続された多段高圧圧縮装置において、
前記制御パネルが、少なくとも二つの前記圧縮機駆動装置に接続されており、また、前記制御パネルが、前記圧縮機を、これらの圧縮機がどちらも同時に負荷状態または無負荷状態で運転され、これらの圧縮機が単位時間あたり同量の空気を圧縮するように、制御すること、
を特徴とする多段高圧圧縮装置、
に関する。

本発明の利点は、前記緩衝タンク内の圧力に応じてそれぞれの圧縮機に同時にスイッチがはいり、したがって第一の高圧段の圧縮機のスイッチがはいったとき、低圧段の圧縮機も自動的にスイッチが入るようになっている、ということである。

それぞれの圧縮機に同時にスイッチが入るので、圧縮機間の圧力を一定または実質的に一定に保つことが可能になり、本発明の多段圧縮機では出口のガス圧力の変動が割合に小さく抑えられる。

それぞれの圧縮機が同時に駆動されるように制御される本発明の多段圧縮装置のもう一つの利点は、一つの圧縮機による圧縮ガスの消費は先行段の圧縮機による圧縮ガスの供給によっていつも補うことができるので、二つの圧縮機の間で供給すべきガスの量が割合に小さく抑えられる、ということである。

本発明による多段圧縮機のそれぞれの圧縮機の間で供給すべきガスの量が公知の多段圧縮機の場合に比して減少するということの利点は、第一のタンクを小さくすることができ、場合によっては取り去ることもできるので、小型で安価な多段圧縮装置が得られる、ということである。

本発明の多段圧縮装置のもう一つの利点は、制御のための圧力センサーがただ一つですむということである。公知の多段圧縮機は圧力段ごとに圧力センサーを備えている。

以下、本発明の特徴をさらに十分に説明するために、本発明の高圧多段圧縮装置の一つの例について、添付の図面を参照しつつ、説明する。これは単なる例であり、本発明を限定するものではない。

図1に示すように、本発明の高圧多段圧縮装置1は、緩衝器3に開口し、この場合、体積圧縮機4および5が直列に取りつけられた主ガス管2から、主として成る。

第一の圧縮機4は、たとえば、スクリュー式圧縮機であり、低圧圧縮段として作用し、第二の圧縮機5は、高圧圧縮機とも呼ばれ、たとえば、高圧圧縮段として作用するピストン圧縮機である。

前記緩衝器3は、ユーザーネットワーク6に接続されたタンクその他の形とすることができ、該緩衝器は、好ましくは、手段7を備え、該手段は、前記タンク内のガス圧力の調節を可能にするものであり、制御パネル8たとえば電子パネル(electronic panel)に接続されている。

当然のことながら、圧力調節のための前記手段7は、必要であれば、主管2の出口またはユーザーネットワーク6に取りつけることもできる。

公知のように、前記手段7は、いろいろな形に作ることができ、たとえば圧力計によって直接測定される圧力によって、またはたとえば温度測定値の関数として緩衝器内のガス圧力を調節することを可能にするアルゴリズムによって、圧力調節するようにできる。

前記圧縮機4および5は、それぞれ駆動装置9および10を備えており、これらはそれぞれ前記制御パネル8に接続されている。これらの駆動装置は、たとえば電動機その他任意の他のタイプの発動機である。

前記圧縮機4および5は、この場合、固定速度で駆動されるタイプのものであり、好ましくは、それぞれの固定駆動速度で駆動されるとき、どちらも単位時間あたり同量のガスを圧縮するような大きさのものとする。

したがって、この場合、制御パネル8は、二つの圧縮機4と5を連結する、いわば電子的伝導軸として作用する。

前述の本発明の多段圧縮機の動作は簡単であり、下記のようである。

前記制御パネル8は、次のような制御を行う。すなわち、前記緩衝器3内のガス圧力が設定最小値を下回った場合、圧縮機4および5のスイッチをいれ、これらがガスの圧縮を開始し、緩衝器3内のガス圧力が回復されうるようにする。

緩衝器3内のガス圧力がふたたび上昇し、やはり設定されている最大値に達すると、ただちに前記圧縮機4および5はふたたび空転状態になる。

図2に示すのは、本発明の多段圧縮装置1の変形である。この場合、圧縮機4および5は、可変速度で運転することができ、また圧縮機4および5の駆動装置は、電気ケーブル11によって相互接続されている。この場合、このケーブルは制御パネル8を経由している。

この場合、制御パネルは次のような制御を行う。すなわち、最終高圧段を形成する圧縮機5は、緩衝器3内のガス圧力に応じた速度で駆動され、一方、主管2に取りつけられた一つ以上の他の圧縮機4は、前記圧縮機5の駆動速度に応じて駆動される。

この場合、制御は、好ましくは、二つの圧縮機4および5が単位時間あたり同量のガスを圧縮し、この多段圧縮機の通常の運転において、主管2で使用できるガスの量が二つの圧縮機4と5との間で一定または実質的に一定のままになるようなものである。

当然のことながら、前記主管2に二台よりも多くの圧縮機4を直列に取りつけ、これらの圧縮機4のそれぞれが制御パネル8に接続された駆動装置を備えるようにすることもできる。

明らかに、圧縮機4および5のそれぞれを、並列または直列に接続され、同一の駆動装置によって駆動される単一または複数の圧縮要素として、具体化することができる。

当然、低圧段および高圧段は、二つの独立の圧縮機グループとして、具体化することができる。これらのグループは、共通の制御パネル8によって電子的に接続されるか、または各グループの制御パネルを接続する単一の電子ケーブルによって電子的に接続される。

本発明は、上で説明し、添付の図面に示した実施形態のみに限定されるものではない。本発明の多段高圧圧縮装置は、本発明の範囲を逸脱しないいくつかの変形を加えて具体化することができる。

本発明の多段圧縮装置の模式図である。 図1の装置を変形した装置を示す図である。

符号の説明

1 高圧多段圧縮装置
2 主ガス管
3 緩衝器
4 第一の体積圧縮機
5 第二の体積圧縮機
6 ユーザーネットワーク
7 圧力調節のための手段
8 制御パネル
9 駆動装置
10 駆動装置
11 電気ケーブル

Claims (6)

1. それぞれそれ自身の駆動装置（9、10）を備えた少なくとも二つの圧縮機（4、5）が直列に取り付けられた、緩衝器（3）に開口した主管（2）から主として成る、少なくとも2000kPaの圧力までガスを圧縮することのできるタイプの多段高圧圧縮装置であって、
   主管（2）の出口における圧力を決定するための手段（7）を備え、かつ、制御パネル（8）に接続された多段高圧圧縮装置において、
   前記制御パネル（8）が、前記圧縮機（4，5）の少なくとも二つの前記駆動装置（9，10）に接続されており、また、前記制御パネル（8）が、前記圧縮機（4，5）を、これらの圧縮機がどちらも同時に負荷状態または無負荷状態で運転されるように、制御すること、
   前記圧縮機（4，5）が、固定速度で駆動されるタイプのものであって、固定速度で駆動する時にこれらの圧縮機が単位時間あたり同質量の空気を圧縮する大きさのものであること、
   少なくとも一つの圧縮機（4，5）がピストン圧縮機であり、少なくとも一つの圧縮機（4，5）がスクリュー式圧縮機であること、
   前記ピストン圧縮機が多段高圧圧縮装置の最終高圧段で使用されること、
   を特徴とする多段高圧圧縮装置。
2. 当該圧縮機（4，5）が、これらの圧縮機が単位時間あたり同質量のガスを圧縮するように、制御されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
3. 当該制御パネル（8）が、当該それぞれの圧縮機（4，5）を、最終高圧段をなす圧縮機（5）の駆動速度に応じて駆動するものであることを特徴とする請求項２に記載の圧縮装置。
4. 当該圧縮機（4, 5）の間にガスタンクを１つだけ備えていることを特徴とする請求項2に記載の装置。
5. 当該圧縮機（4，5）の各駆動装置（9，10）が当該圧縮装置の制御パネル（8）に繋がれていることを特徴とする請求項１から４の中のいずれか一つの記載の圧縮装置。
6. 各圧縮機が、当該圧縮機の駆動装置によって駆動される単一または複数の圧縮要素を有しうることを特徴とする請求項１から５の中のいずれか一つに記載の圧縮装置。

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